本书全面、系统地介绍了作者及其课题组在典型轻质铝合金热成形及低周疲劳研究中取得的重要研究成果。本书从7075铝合金在武器系统及民用中的地位和作用入手，通过deform软件模拟，结合物理实验的方法，详细阐述了不同热变形方式(压缩、扭转、传统反挤压及旋转反挤压)以及新的旋转挤压变形工艺及空心坯料对合金热变形行为(本构方程、加工图及组织演化规律)的影响规律;并在以上基础上讨论了晶粒尺寸、织构、梯度组织和热处理等对该材料准静态及低周疲劳力学性能的影响规律及其机理。本书的研究成果对轻质镁铝合金热加工研究具有指导意义和参考价值，也可以为新型旋转挤压热变形工艺研究提供基础数据和技术支持。 本书可供材料成形及机械制造相关专业的研发、生产技术人员和应用人员使用，也可供高等院校相关专业研究生和本科生参考学习。

前言 7075 轻质镁铝合金问世几十载，在武器系统及民用产品中均得到了广泛应用。但是，还有一些问题有待深入研究，尤其是热变形方式对 7075 铝合金晶粒等轴化及其力学性能的影响规律以及新工艺的开发和探索，在以上两方面研究不足的背景下，本书主要阐述了本人在该合金热成形及其低周疲劳性能方面的研究成果，也是中北大学精密成形研究中心课题组众多教师和研究生近十几年的研究成果的汇总。本书共分为四篇 18 章。第一～三篇研究 7075 铝合金的热成形行为，分别研究了 7075 铝合金的热压缩、热扭转以及旋转反挤压变形行为；第四篇研究了该合金的低周疲劳性能。 第一篇（第 1～4 章）主要研究了 7075 铝合金棒材的常温拉伸行为各向异性，以及高温压缩各向异性产生的原因及微观组织演化，同时建立了不同取样方向的本构方程和热加工图，讨论了低功率耗散区及失稳区的组织演化规律。第二篇（第 5～9 章）论述了 7075 铝合金热扭转变形行为，具体内容涉及在不同温度、应变、应变速率加载条件下，该合金的高温流变性能和微观组织演化规律。第三篇（第 10～13 章）探讨了 7075 铝合金旋转反挤压变形行为，采用的挤压方式为传统反挤压以及开口凸模旋转反挤压，研究了不同温度、应变速率、挤压方式，以及坯料参数对塑性变形、断裂、微观组织演化及其机理的影响。结果表明采用旋转反挤压变形方式，利用空心坯料可以有效地降低织构的强度，细化晶粒。第四篇（第 14～18 章）分析了 7075 铝合金低周疲劳力学性能，探讨了晶粒尺度、晶粒形状以及典型织构对低周疲劳性能的影响规律，得出了微观组织对塑性变形、断裂和疲劳寿命的影响规律，建立了不同晶粒尺度条件下的动态再结晶模型，阐明了自然时效对低周疲劳性能的影响规律，探究了梯度组织对低周疲劳性能的影响规律，该篇研究内容为提高 7075 铝合金低周疲劳寿命奠定基础。 本书的撰写得到了中北大学精密成形研究中心张治民、王强和张星等教师和参与相关研究的翟福娜、陈亚京、郑晓东、张廷岩、曹慧、陈佳星和马进等研究生，以及参与编辑和整理工作的研究生陈婧、郜潞鑫、胡博文及杨丽勤的帮助，在此一并表示感谢。 由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在疏漏和不足，敬请读者批评指正。

目录

第一篇 7075 铝合金热压缩变形行为研究

第 1 章 7075 铝合金常温拉伸行为各向异性研究

1.1 7075 铝合金力学性能各向异性研究

1.1.1 固溶态 7075 铝合金棒材

1.1.2 固溶时效态 7075 铝合金棒材

1.2 本章小结

第 2 章 7075 铝合金热压缩变形力学行为及微观组织演化研究

2.1 7075 铝合金热变形真应力 - 真应变曲线特征

2.1.1 变形温度对力学性能的影响

2.1.2 应变速率对力学性能的影响

2.1.3 应变量对力学性能的影响

2.1.4 压缩方向对力学性能的影响

2.1.5 初始材料状态对高温力学性能的影响

2.2 高温塑性变形微观组织分析

2.2.1 变形温度的影响

2.2.2 应变速率的影响

2.2.3 各向异性的影响

2.2.4 应变量对晶粒动态再结晶的影响

2.2.5 材料初始状态的影响

2.3 本章小结

第 3 章 7075 铝合金热压缩流变力学行为的数学本构模型

3.1 阿累尼乌斯模型关系建立

3.2 高温塑性变形材料本构常数的求解

3.3 本章小结

第 4 章 7075 铝合金热加工图研究

4.1 7075 铝合金塑性加工图的建立

4.1.1 变形量对热加工图的影响

4.1.2 压缩方向对热加工图的影响

4.1.3 轮毂半成品的热加工图

4.2 7075 铝合金塑性加工图的分析

4.2.1 7075 铝合金塑性加工图的失稳分析

4.2.2 7075 铝合金塑性加工图的低功率耗散区分析

4.3 本章小结

参考文献

第二篇 7075 铝合金热扭转变形行为研究

第 5 章 7075 铝合金流变应力行为研究及本构模型的建立

5.1 7075 铝合金热扭转变形平均等效真应力 - 真应变曲线特征分析

5.1.1 扭转试验平均等效真应力 - 真应变计算方法

5.1.2 扭转试验平均等效真应力 - 真应变曲线特点

5.1.3 变形温度对 7075 铝合金流变应力的影响

5.1.4 应变速率对 7075 铝合金流变应力的影响

5.2 7075 铝合金高温扭转的本构模型

5.2.1 7075 铝合金热扭转本构模型的构建

5.2.2 7075 铝合金热扭转本构方程的求解

5.3 本章小结

第 6 章 7075 挤压态铝合金热扭转微观组织分析

6.1 7075 铝合金初始微观组织研究与分析

6.2 7075 挤压态铝合金热扭转典型组织分析

6.3 变形条件对 7075 铝合金显微组织的影响

6.3.1 变形温度对 7075 挤压态铝合金热扭转微观组织的影响

6.3.2 应变速率对 7075 挤压态铝合金热扭转微观组织的影响

6.3.3 变形量对 7075 挤压态铝合金热扭转微观组织的影响

6.4 本章小结

第 7 章 复合加载对 7075 挤压态铝合金热扭转微观组织的影响

7.1 7075 铝合金同时压缩扭转

7.2 7075 铝合金先压缩后扭转

7.3 7075 铝合金先扭转后压缩

7.4 本章小结

第 8 章 7075 铝合金的热加工图

8.1 7075 铝合金热加工图的建立及过程

8.1.1 7075 铝合金热加工图的建立

8.1.2 7075 铝合金在 0.7 真应变下的加工图

8.2 7075 铝合金在加工图中各区域的微观组织表征

8.2.1 7075 铝合金加工图中加工安全区的组织特征

8.2.2 7075 铝合金加工图中流变失稳区的组织特征

8.3 本章小结

第 9 章 7075 铝合金有限元模拟组织演变预测与试验验证

9.1 有限元模型的建立

9.2 模拟条件及工艺参数确定

9.3 Texture 的实现过程

9.4 模拟结果与分析

9.4.1 变形温度对模拟结果的影响

9.4.2 应变速率对模拟结果的影响

9.5 本章小结

参考文献

第三篇 7075 铝合金旋转反挤压变形行为研究

第 10 章 温度对实心坯料旋转反挤压微观组织的影响

10.1 有限元模拟与分析

10.1.1 几何模型及变形参数设置

10.1.2 模拟结果分析

10.2 成形载荷分析

10.3 微观组织分析

10.3.1 原始态组织

10.3.2 传统反挤压与旋转反挤压金相组织分析

10.3.3 晶界及晶内取向差演变规律

10.3.4 动态再结晶机制演变

10.4 传统反挤压与旋转反挤压不同温度微观织构对比

10.5 不同温度下显微维氏硬度变化对比

10.6 本章小结

第 11 章 进给速度对实心坯料 7075 铝合金微观组织的影响

11.1 有限元模拟与分析

11.1.1 应变场分布

11.1.2 成形载荷

11.2 微观组织分析

11.2.1 0.5mm/s 进给速度下传统反挤压与旋转反挤压金相组织分析

11.2.2 晶界及晶内取向差演变规律

11.2.3 传统反挤压与旋转反挤压微观织构对比

11.3 两种变形方式力学性能分析

11.4 本章小结

第 12 章 空心坯料反挤压变形的金属流动规律

12.1 金属流动规律研究

12.2 反挤压变形行为研究

12.2.1 模拟参数设置

12.2.2 通孔变化规律

12.2.3 金属流动轨迹

12.2.4 应力应变分布及凸模载荷

12.2.5 成形载荷

12.3 高径比对金属流动规律的影响

12.4 本章小结

第 13 章 空心坯料旋转反挤压 7075 铝合金微观组织演变

13.1 反挤压热变形行为研究

13.1.1 微观组织

13.1.2 电子背散色 EBSD 分析

13.2 高径比对微观组织的影响

13.2.1 微观组织

13.2.2 电子背散色（EBSD）分析

13.3 本章小结

参考文献

第四篇 7075 铝合金低周疲劳研究

第 14 章 挤压态 7075 铝合金不同晶粒尺寸的疲劳行为

14.1 挤压态 7075 铝合金不同晶粒尺寸的微观组织分析

14.1.1 原始组织金相分析

14.1.2 电子背散色（EBSD）分析

14.2 准静态变形行为

14.3 应变幅控制下的低周疲劳变形行为

14.3.1 循环应力响应曲线

14.3.2 循环滞后回线分析

14.4 断口分析

14.4.1 准静态拉伸断口分析

14.4.2 疲劳断口的分析

14.5 疲劳寿命模型及预测

14.6 本章小结

第 15 章 挤压态 7075 铝合金梯度组织的疲劳行为

15.1 挤压态 7075 铝合金梯度组织的微观组织分析

15.1.1 金相组织分析

15.1.2 梯度组织织构分析

15.2 准静态变形行为

15.3 应变幅控制下的低周疲劳变形行为

15.3.1 循环应力响应曲线

15.3.2 循环滞后回线分析

15.4 断口分析

15.4.1 准静态拉伸断口分析

15.4.2 疲劳断口分析

15.5 疲劳寿命模型及预测

15.6 本章小结

第 16 章 7075 铝合金棒材准静态力学行为

16.1 准静态应力 - 应变曲线

16.2 准静态拉伸断口分析

16.3 本章小结

第 17 章 7075 铝合金棒材低周疲劳行为

17.1 疲劳寿命分析

17.2 循环应力响应分析

17.3 循环滞后曲线分析

17.4 低周疲劳断口分析

17.5 低周疲劳寿命预测

17.5.1 Manson-Coffin 疲劳寿命预测模型

17.5.2 Jahed-Varvani 疲劳寿命预测模型

17.6 本章小结

第 18 章 微观组织对力学性能各向异性的影响

18.1 显微组织分析

18.2 第二相分析

18.3 织构分析

18.4 本章小结

参考文献